ラミネートの界面破壊力学とそのLSIパッケージ設計への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550083
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 戸谷 眞之 鹿児島大学, 工学部, 教授 (90026279)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 武博 NECエレクトロニクス株式会社, 機能デバイスグループ, 主任 ; 小田 美紀男 鹿児島大学, 工学部, 助手 (30274856) ; 有冨 正男 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (60094116)
• Keywords: 積層材料 / はく離 / エネルギー解放率 / 低速度衝撃 / 熱的負荷 / LSIパッケージ

Research Abstract

1.端部はく離を有する積層はりの低速度衝撃によるはりの動的挙動を解析した。衝撃棒が一定速度で衝突する場合を対象とし、はりの振動に対する固有関数展開とラプラス変換を用いて、たわみの過度応答に対する閉じた解を得た。またこの解より、エネルギー解放率の時間変化の挙動を導いた。ついで、はり下面にひずみゲージを貼付したアクリルはりについて落重試験を行い、衝撃によるこの点のひずみの時間変化を測定した。その結果、理論解析は実験と良く合うことが確かめられた。
次に内部円形はく離を有する積層板がはく離中心に低速度衝撃を受ける問題を解析した。エネルギー解放率は静的に負荷する場合に較べて2倍以上増大することが見いだされた。
2.異種材積層板中の内部界面はく離の温度こう配による進展を解析した。積層板の上下面が異なった温度に保たれ、しかもはく離面間に開口変位および温度ギャップがない場合、エネルギー解放率は常に0であり、はく離進展は生じえないことが理論的に示された。しかし、実際には開口変位をゼロと仮定すると、界面はく離の上下面間には引っ張り相互作用力が生じることになり、これは面間の接触力は常に圧縮であるという基本的仮定に反する。そこで、はく離面の非接触を仮定したモデルについて新たに解析を行った。その結果、温度こう配が臨界値に達すると、はく離部に誘起される圧縮面内力によりはく離部分に座屈が生じてエネルギー解放率は急激に増大し、そのためはく離進展が生じうることが見出された。
3.温度サイクル負荷の下におけるLSIパッケージの割れについて、放射性Kr85ガスをパッケージ内に拡散させて、初期はく離の発生位置を特定した。この結果は有限要素法による解析とよく一致することが確かめられた。

Research Products

• [Publications] T.Saitoh: "Delamination and Encapsulant Resin Cracking in LSI Plastic Packages Subjected to Temperature Cyclic Loading"Trans.of ASME., J.Electronic Packaging. Vol.25 September. 420-425 (2003)
• [Publications] 深川和良: "温度こう配下における異種材積層はり中のはく離"材料(日本材料学会論文集). 53巻、5号(掲載予定). (2004)